凸轮发动机

凸轮发动机是往复式发动机，其中，代替传统的曲轴，在活塞的交付其力凸轮所造成的，然后旋转。发动机的输出功就是由这个凸轮驱动的。

凸轮引擎深深植根于历史。凸轮发动机的一种变体，斜盘发动机（也是密切相关的摆盘发动机），曾短暂流行过。

这些通常被认为是内燃机，尽管它们也被用作液压和气动马达。液压马达，特别是斜盘形式，被广泛和成功地使用。然而，内燃机几乎仍然未知。

一些凸轮发动机是二冲程发动机，而不是四冲程发动机。两个现代例子是KamTech和Earthstar，它们都是径向凸轮发动机。在二冲程发动机中，活塞上的力在整个循环中均匀地向下作用。在四冲程发动机中，这些力会周期性地反向：在进气阶段，活塞被向上推动，抵抗减少的进气压力。简单的凸轮机构仅在一个方向的力下工作。在xxx米歇尔发动机，凸轮有两个表面，在其上运行的活塞工作时的主表面和里面这另一个环，其产生的控轨道动作在发动机启动时限制活塞位置。

通常，即使是多个气缸，也只需要一个凸轮。因此，大多数凸轮发动机都是对置双发动机或径向发动机。米歇尔发动机的早期版本是转子发动机，这是一种星形发动机，气缸围绕固定曲柄旋转。

1. 完美平衡，曲柄系统不可能动态平衡，因为不能通过旋转反作用力或力减弱相互的力或作用。现代KamTech凸轮发动机使用另一个活塞来减弱相互作用力。它像电动机一样平稳运行。
2. 更理想的燃烧动力学，查看“理想内燃机”的PV图，您会发现理想情况下的燃烧事件应该是或多或少的“恒定体积事件”。

曲柄产生的短暂停留时间并没有为燃烧事件的发生提供或多或少的恒定体积。曲柄系统在TDC之前的6°处达到显着的机械优势；然后在45°到50°时达到xxx优势。这将燃烧时间限制在小于60°。此外，快速下降的活塞降低了火焰前沿前的压力，从而减少了燃烧时间。这意味着在较低压力下燃烧的时间更少。这种动态就是为什么在所有曲柄发动机中，大量燃料不是在活塞上方燃烧，在那里可以提取其动力，而是在催化转化器中燃烧，催化转化器只产生热量。

现代凸轮可以用计算机数控(CNC)技术制造，从而具有延迟的机械优势。例如，KamTech凸轮在20°时具有显着优势，允许在旋转时更早启动点火，xxx优势移至90°，允许在排气前有更长的燃烧时间。这意味着在高压下燃烧发生在凸轮的110°期间，而不是使用曲柄时发生的60°。因此，KamTech发动机在任何速度和任何负载下都不会从排气中冒出火焰，因为有时间在活塞上方的高压下完全燃烧。

现代凸轮引擎的其他一些优点：

• 理想的活塞动力学
• 较低的内摩擦
• 更清洁的排气
• 更低的油耗
• 寿命更长
• 每公斤功率更大
• 紧凑的模块化设计允许更好的车辆设计
• 零件更少，制造成本更低

在考虑稳健性时，认为凸轮引擎曾经或正在发生故障是错误的。经过美国政府的广泛测试，Fairchild447-C型径向凸轮发动机获得了xxx个商务部批准的型号证书。在飞机曲柄发动机的寿命为30到50小时的时候，447-C型比当时生产的任何其他飞机发动机都要坚固得多。可悲的是，在这个前CNC时代，它的凸轮轮廓非常糟糕，这意味着它对于当时的木螺旋桨和木头、线材和布料机身来说摇晃得太厉害了。

一个优点是轴承表面积可以比曲轴大。在轴承材料开发的早期，这种允许的降低的轴承压力可以提供更好的可靠性。轴承专家GeorgeMichell开发了一种相对成功的斜盘凸轮发动机，他还开发了滑垫止推块。

在米歇尔的发动机（无亲属关系）开始与滚子凸轮的追随者，但发展滑动轴承的追随者中切换。

与曲轴不同的是，凸轮每转一圈可能很容易超过一个行程。这允许每转一次以上的活塞冲程。对于飞机使用，这是使用螺旋桨减速装置的替代方案：高发动机转速以提高功率重量比，结合更慢的螺旋桨速度以获得高效的螺旋桨。实际上，凸轮发动机设计比传统发动机和变速箱的组合更重。

xxx取得成功的内燃机是斜盘发动机。这些几乎都是轴向发动机，其中汽缸平行于发动机轴线布置在一个或两个环中。这种发动机的目的通常是实现这种轴向或“桶形”布局，使发动机具有非常紧凑的前端区域。曾有计划将桶式发动机用作飞机发动机，减少前部面积，允许更小的机身和更低的阻力。

与斜盘发动机类似的发动机是摆盘发动机，也称为章动或Z曲柄驱动。这使用了一个纯粹章动的轴承，而不是像斜盘一样旋转。摆盘通过旋转轴承与输出轴分离。因此，摆盘发动机不是凸轮发动机。

一些引擎使用凸轮，但不是此处描述的意义上的“凸轮引擎”。这些是无活塞转子发动机的一种形式。自詹姆斯·瓦特(JamesWatt)时代以来，发明家们一直在寻求一种依靠纯旋转运动的转子发动机，而没有活塞发动机的往复运动和平衡问题。这些引擎也不工作。

大多数依靠凸轮的无活塞发动机，如兰德凸轮发动机，使用凸轮机构来控制密封叶片的运动。这些叶片上的燃烧压力导致与凸轮分离的叶片支架旋转。在兰德发动机中，凸轮轴移动叶片，使叶片暴露出不同的长度，从而在发动机旋转时封闭容积不同的燃烧室。使发动机旋转而引起这种膨胀的功是发动机所做的热力学功以及导致发动机旋转的原因。